論文の概要: Design and analysis of a set of discrete variable protocols for secure quantum communication

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2508.06380v1
• Date: Fri, 08 Aug 2025 15:12:29 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-08-11 20:39:06.277479
• Title: Design and analysis of a set of discrete variable protocols for secure quantum communication
• Title（参考訳）: セキュアな量子通信のための離散可変プロトコルの設計と解析
• Authors: Arindam Dutta,
• Abstract要約: 量子ID認証(QIA)プロトコルは過去30年間に提案されてきた。 この論文は、2つの新しいQKDプロトコルを示し、絡み合いや理想的な単一光子源の必要性を排除している。 これらのプロトコルは、インターセプトと特定の集団攻撃を含む様々な攻撃に対して安全であることが厳格に証明されている。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: The advent of quantum key distribution (QKD) has revolutionized secure communication by providing unconditional security, unlike classical cryptographic methods. However, its effectiveness relies on robust identity authentication, as vulnerabilities in the authentication process can cause a compromise with the security of the entire communication system. Over the past three decades, numerous quantum identity authentication (QIA) protocols have been proposed. This thesis first presents a chronological review of these protocols, categorizing them based on quantum resources and computational tasks involved while analyzing their strengths and limitations. Subsequently, by recognizing inherent symmetries present in the existing protocols, we design novel QIA schemes based on secure computational and communication tasks. Specifically, this work introduces a set of new QIA protocols that utilize controlled secure direct quantum communication. The proposed scheme facilitates mutual authentication between two users, Alice and Bob, with assistance from a third party, Charlie, using Bell states. A comprehensive security analysis demonstrates its robustness against impersonation, intercept-resend, and fraudulent authentication attacks. The comparative evaluation highlights its advantages over existing schemes. Additionally, this thesis presents two novel QKD protocols that eliminate the need for entanglement or ideal single-photon sources, making them feasible with commercially available photon sources. These protocols are rigorously proven to be secure against various attacks, including intercept-resend and certain collective attacks. Key rate bounds are established, demonstrating that specific classical pre-processing enhances the tolerable error threshold. PHD THESIS
• Abstract（参考訳）: 量子鍵分布(QKD)の出現は、古典的な暗号法とは異なり、無条件のセキュリティを提供することによってセキュアな通信に革命をもたらした。 しかし、認証プロセスの脆弱性は通信システム全体のセキュリティを損なう可能性があるため、その有効性は堅牢なID認証に依存している。 過去30年間、多くの量子アイデンティティ認証(QIA)プロトコルが提案されてきた。 この論文はまず、これらのプロトコルの時系列的なレビューを示し、それらの強度と制限を分析しながら、関連する量子リソースと計算タスクに基づいてそれらを分類する。 その後、既存のプロトコルに固有の対称性を認識することにより、セキュアな計算・通信タスクに基づく新しいQIAスキームを設計する。 具体的には、制御された直接量子通信を利用する新しいQIAプロトコルを導入する。 提案方式は,AliceとBobという2人のユーザ間の相互認証を容易にする。 包括的なセキュリティ分析は、偽造、傍受、不正な認証攻撃に対する堅牢性を示している。 比較評価は、既存のスキームに対する利点を強調している。 さらに、この論文は2つの新しいQKDプロトコルを示し、絡み合いや理想的な単一光子源の必要性を排除し、商業的に利用可能な光子源で実現できるようにする。 これらのプロトコルは、インターセプトと特定の集団攻撃を含む様々な攻撃に対して安全であることが厳格に証明されている。 鍵レート境界が確立され、特定の古典的前処理が許容可能なエラー閾値を高めることを示す。 PHD療法

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